I

1. Co to jest rama, kratownica, płyta i ruszt oraz przykłady zastosowania (ad.1)

2. Kiedy można stosować symetrie w elementach powłokowych + przykład (rysunek)

Symetrię modelu można wykorzystać w obliczeniach MES dla przypadku:

•Symetrii geometrii,

•Symetrii podparć lub utwierdzeń,

•Symetrii obciążeń.

3. Charakterystyka i różnice w węzłach obciążonych statycznie i dynamicznie

Belki łączy się w węźle bezpośrednio lub za pomocą blachy węzłowej. Węzły, w których elementy belki bezpośrednio łączą się ze sobą są stosowane w konstrukcjach nośnych obciążonych statycznie np. budowlanych oraz pojazdach i maszynach roboczych, w których obciążenie zmienne nie jest wymiarujące daną konstrukcję. Węzły ram bez blach węzłowych posiadają proste rozwiązania konstrukcyjne a tym samym są łatwiejsze w wykonaniu. Również brak blachy węzłowej nie zwiększa masy ramy.

Głównie w konstrukcjach nośnych maszyn roboczych i pojazdów oraz konstrukcjach budowlanych stosuje się węzły z blachą węzłową tzw. „węzłówkę”. Do blachy węzłowej bezpośrednio mocowane są wszystkie pręty (belki) zbiegające się w danym węźle. Grubość blach węzłowych przyjmuje się w zależności od wartości sił występujących w prętach (belkach).

Dobrze zaprojektowany węzeł przenosi obciążenie na blachę węzłową tylko w stanie tarczowym.

Jeśli konstrukcje nośne są obciążone dynamicznie albo obciążenie jest zmienne, wówczas węzły muszą być odpowiednio ukształtowane aby posiadały wymaganą wytrzymałość eksploatacyjną. Oznacza to, że w węźle nie mogą być karby konstrukcyjne i blacha węzłowa musi być odpowiednio ukształtowana, a po spawaniu należy zeszlifować wyjścia spoin w celu usunięcia karbów spawalniczych.

4. Sposoby zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej spoin (chodzi o sposoby niezwiązane z naprężeniami spawalniczymi czy jakoś tak)

−Usunięcie lub zmniejszenie obciążenia

•Trudne technicznie, gdyż wymaga analiz, które mogą ujawnić istnienie zbędnych obciążeń lub drgań,

•Stosowany tymczasowo do momentu wprowadzenia innych zabiegów zwiększających wytrzymałość zmęczeniową

−Zmniejszenie naprężeń w przekroju niebezpiecznym

zmniejszenie naprężeń powinno być dokonane przez zwiększenie pola przekrojów w miejscu krytycznym

−Poprawienie rozwiązania konstrukcyjnego

• stosować w miarę możliwości najmniejsze zmiany sztywności,

• unikać koncentracji naprężeń.

−Obróbka mechaniczna złącza spawanego

−Zmiana stanu naprężeń w złączu spawanym

•Przeciążenie wstępne

•Ściskanie miejscowe

•Nagrzewanie punktowe

•Młotkowanie lub śrutowanie

•Przetapianie brzegu spoiny

Ogólna zasada:-metoda zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej powinna polegać na tworzeniu pola naprężeń ściskających w karbach, w których należy się spodziewać zapoczątkowania pękania.

36

II

1. Tarcza, cięgno, belka i dźwigar skrzyniowy - przykłady, zastosowanie. (ad.1)

2. Rodzaje modeli obliczeniowych.

Model: fizyczny, matematyczny, geometryczny, dyskretny

3. Jak spawać elementy na zmęczenie.

Jeśli konstrukcje nośne są obciążone dynamicznie albo obciążenie jest zmienne, wówczas węzły muszą być odpowiednio ukształtowane aby posiadały wymaganą wytrzymałość eksploatacyjną. Oznacza to, że w węźle nie mogą być karby konstrukcyjne i blacha węzłowa musi być odpowiednio ukształtowana, a po spawaniu należy zeszlifować wyjścia spoin w celu usunięcia karbów spawalniczych.

Te trzy rozwiązania węzłów pokazane na powyższym rysunku a, b i c posiadają bardzo dużą wytrzymałość zmęczeniową uzyskaną przez połączenie belek z blachą węzłową, będącą częścią pasów dwuteowników. We wszystkich przypadkach węzły te tworzą konstrukcję monolityczną bez nagłych zmian przekrojów. Wszystkie spoiny poprzeczne są czołowe, oddalone od miejsc zmiany przekroju i mogą być z łatwością poddane obróbce mechanicznej (np. szlifowaniu). Spoiny pachwinowe łączące pasy ze środnikiem belek, usytuowane wzdłużnie do kierunku działania obciążenia nie zmniejszają wytrzymałości zmęczeniowej węzła.

1. Unikać nagłych zmian przekroju oraz nagłych zmian sztywności. Linie sił powinny przebiegać w sposób łagodny bez większych zawężeń.

2. Stosować jako nośne spoiny czołowe tak rozmieszczone aby zapewnić możliwie równomierny rozkład naprężeń.

3. Spoiny pachwinowe nośne należy stosować tylko w przypadkach wyjątkowych o grubościach dostatecznie dużych dla przeniesienia sił od obciążeń.

4. Stosować spoiny ciągłe.

5. Stosować spoiny czołowe z niskimi nadlewami, a w przypadku spoin pachwinowych z wklęsłym kształtem nadlewu.

6. Spoiny powinny być tak zaprojektowane, aby był do nich łatwy dostęp w czasie spawania.

7. Unikać w miarę możliwości spoin montażowych wykonywanych w pozycjach przymusowych.

8. Spoiny należy rozmieszczać w takich miejscach, w których oddziaływanie sił oraz momentów jest najmniejsze.

9. Unikać mimośrodowości przenoszenia sił przez spoiny.

10. Należy bardzo uważnie dobierać materiały konstrukcyjne pamiętając, że stale wysokowytrzymałe są bardzo wrażliwe na działanie karbu.

11. Techniki podwyższające wytrzymałość zmęczeniową takie jak wyżarzanie odprężające, przekuwanie spoin, przetapianie przejść mają znaczenie marginalne i stosowanie ich nie jest zalecane.

4. metody stosowane w projektowaniu i obliczaniu ustrojów nośnych maszyn

•Metoda naprężeń dopuszczalnych (VII-1)

•Metoda stanów granicznych (VI-3)

III

1. 3 stany graniczne i czym się objawiają

I stan graniczny–obejmujący stany graniczne ujawniające się następująco:

a)zniszczenie najbardziej wytężonego przekroju na skutek przekroczenia granicy wytrzymałości materiału,

b)odkształcenia trwałe spowodowane przekroczeniem granicy plastyczności materiału,

c)utrata stateczności ogólnej i lokalnej na skutek przekroczenia naprężeń krytycznych materiału.

Nie przekroczenie I stanu granicznego zapewnia spełnienie warunku wytrzymałości (W).

II stan graniczny–ujawniający się powstawaniem pęknięć lub uszkodzeń zmęczeniowych.

Nie przekroczenie II stanu granicznego zapewnia spełnienie warunku trwałości (T).

III stan graniczny–ujawniający się przez nadmierne przemieszenia i drgania, uniemożliwiające normalną eksploatację dźwignicy i szkodliwie oddziaływujące na organizm ludzki(dźwignicowych).

1. uzasadnić stosowanie żeber i przepon

Zapobieganie wybrzuszeniu polega na zmniejszaniu powierzchni szczególnie narażonych na utratę stateczności lokalnej, co uzyskuje się przez przyspawanie usztywniających żeber i przepon poprzecznych oraz podłużnych, które dzielą dużą płaszczyznę na kilka mniejszych.

Zwiększenie grubości blach byłoby działaniem mniej korzystnym, gdyż prowadziłoby do wzrostu masy i kosztu konstrukcji nośnej.

Żebra podłużne stosuje się w przypadku bardzo smukłych środników, lokalnie w ściskanych strefach belek i na całej długości w elementach ściskanych np. słupach, w podporze stałej i wahliwej suwnic bramowych.

3) opisać modelowanie od obiektu rzeczywistego do modelu komputerowego. jakie przyjmuje sie założenia

•Uproszczenia kształtu geometrycznego

•Założenie jednorodności materiału

•Zastępowanie parametrów rozłożonych skupionymi

•Pomijanie odkształcalności lub masy niektórych elementów

•Założenie liniowych charakterystyk właściwości fizycznych rozpatrywanego modelu

•Założenie niezmienności w czasie wielkości parametrów fizycznych układu rzeczywistego

•Pominiecie mało istotnych oddziaływań zewnętrznych między rozpatrywanym układem i otoczeniem (opór ośrodka)

•Pominięcie mało istotnych oddziaływań wewnętrznych miedzy poszczególnymi elementami rozpatrywanego układu (opory tarcia)

•Zastąpienie procesów stochastycznych procesami zdeterminowanymi

4) podział więzów ze wzg na sztywność + przykłady zastosowania

Ogólnie w konstrukcjach nośnych węzły możemy podzielić na:

•sztywne, (konstrukcje nośne – spawane połączenia kształtowników)

•podatne, (podwozia samochodów)

•przegubowe, (przenoszą tylko siły, zerują momenty, wykorzystywane tam gdzie może nastąpić przesztywnienie układu: Połączenie węzłem przegubowym wysięgnika urabiającego koparki kołowej z nadwoziem. Mechanizm zmiany biegów, ramiona żurawi rozkładanych)

•przesuwne. (Belka jezdna rusztowania wiszącego na kanale spalin bloku energetycznego Elektrowni Bełchatów)

IV

1. Podział ustrojów nośnych - przykłady i podać kryterium. (VII-3)

2. Kiedy w obliczeniach możemy zastosować symetrię kulistą osiową (czy coś takiego). Np. kiedy możemy uprościć obliczenia do 1/6 badanego elementu?

3. Na czym polega metoda naprężeń granicznych?

4. Od czego zależą naprężenia zmęczeniowe + podać jak dane kryterium wpływa na zmęczenie. (VII-2)

V

1. Zasady łączenia dźwigarów

Dźwigar nośny obciążony siłą skupioną, nie powinien być łączony w miejscu, w którym występuje największy moment gnący Mgmax.

W blachownicach poddanych obciążeniom zmiennym (dźwigary mostów, estakad, suwnic, belki podsuwnicowej itp.) nakładki są niedopuszczalne, gdyż zmniejszają wytrzymałość zmęczeniową.

Środki ciężkości spoin powinny pokrywać się z środkami ciężkości przekroju elementu

Złącza spawane przenoszące znaczne obciążenia rozciągające (pasy i środniki belek, dźwignie, łączniki) powinny być usytuowane prostopadle do ich osi wzdłużnych, czyli w kierunku obciążenia.

•spawane styki pasów dźwigarów głównych i środników wykonuje się złączami doczołowymi prostopadłymi do wzdłużnej osi pasów,

•spoiny środnika i pasów dźwigarów nie powinny być usytuowane w jednej płaszczyźnie,

•przesunięcie spoin powinno być większe od 20 grubości pasa,

•niedopuszczalne są styki pod kątem lub w linii łamanej, gdyż posiadają mniejszą wytrzymałość od styków prostopadłych, są bardziej pracochłonne w wykonaniu,

•nie zaleca się projektowania styków z przeponą, ze względu na możliwość powstania jej rozwarstwienia,

•nie stosuje się nakładek w celu wzmocnienia doczołowego. Wprowadzenie nakładek z złączach doczołowych powoduje wprowadzenie karbów konstrukcyjnych i zmniejszenie wytrzymałości zmęczeniowej. W jednym przypadku stosuje się nakładki tylko wówczas, kiedy wzmacniamy istniejącą już eksploatowaną konstrukcję nośną.

2. Element bryłowy osiowo-symetryczny

3. STany graniczne

LS1: Zniszczenie plastyczne

LS2: Nieprzystosowanie plastyczne (zmęczenie niskocyklowe)

LS3: Niestateczność (wyboczenie)

Niestateczność przejawia się gwałtownym przyrostem przemieszczeń normalnych do powierzchni powłoki, w wyniku wyboczenia ścianki w warunkach naprężeń ściskających lub ścinających, co może prowadzić do utraty nośności i całkowitego zniszczenia konstrukcji.

LS4: Zmęczenie

4. Jak projektowac złacza spawane przy obciazeniach dynamicznych or sth like that

Jeśli konstrukcje nośne są obciążone dynamicznie albo obciążenie jest zmienne, wówczas węzły muszą być odpowiednio ukształtowane aby posiadały wymaganą wytrzymałość eksploatacyjną. Oznacza to, że w węźle nie mogą być karby konstrukcyjne i blacha węzłowa musi być odpowiednio ukształtowana, a po spawaniu należy zeszlifować wyjścia spoin w celu usunięcia karbów spawalniczych.

Te trzy rozwiązania węzłów pokazane na powyższym rysunku a, b i c posiadają bardzo dużą wytrzymałość zmęczeniową uzyskaną przez połączenie belek z blachą węzłową, będącą częścią pasów dwuteowników. We wszystkich przypadkach węzły te tworzą konstrukcję monolityczną bez nagłych zmian przekrojów. Wszystkie spoiny poprzeczne są czołowe, oddalone od miejsc zmiany przekroju i mogą być z łatwością poddane obróbce mechanicznej (np. szlifowaniu). Spoiny pachwinowe łączące pasy ze środnikiem belek, usytuowane wzdłużnie do kierunku działania obciążenia nie zmniejszają wytrzymałości zmęczeniowej węzła.

VI

1 Zasady łączenia pasów i środników dla obciążeń zmiennych. (V-1)

2. Model osiowo-symetryczny, co to i narysować

3. Na czym polega metoda stanów granicznych

METODA STANÓW GRANICZNYCH

W metodzie tej stosuje się cząstkowe współczynniki obciążenia γ_p, zwiększające obciążenia przed ich kojarzeniem i porównuje się ze stanami granicznymi wywołanymi na przykład przez uplastycznienie lub niestateczność sprężystą.

Cząstkowy współczynnik obciążenia γ_p jest ustalany dla każdego obciążenia na podstawie analizy probabilistycznej i według stopnia dokładności, z jaką obciążenie jest ustalone.

Wartość stanu granicznego wynika z wytrzymałości charakterystycznej elementu, zmniejszonej stosownie do wariancji statystycznej jego wytrzymałości i wymiarów geometrycznych.

4. Jak zwiększyć wytrzymałość zmęczeniowa w oparciu o naprężenia własne

•Przeciążenie wstępne

•Ściskanie miejscowe

•Nagrzewanie punktowe

•Młotkowanie lub śrutowanie

•Przetapianie brzegu spoiny

Ogólna zasada:-metoda zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej powinna polegać na tworzeniu pola naprężeń ściskających w karbach, w których należy się spodziewać zapoczątkowania pękania. (więcej w wykładzie 7 slajdy 37-42)

VII

1. Na czym polega metoda naprężeń dopuszczalnych w obliczeniach ustrojów nośnych.

METODA NAPRĘŻEŃ DOPUSZCZALNYCH

W metodzie tej obliczone naprężenia porównuje się z naprężenia mi dopuszczalnymi, ustalonymi dla poszczególnych rodzajów dźwignic lub warunków ich kontroli.

Wyznaczenie naprężeń dopuszczalnych opiera się na danych doświadczalnych uwzględniających odpowiednie zabezpieczenia przed uszkodzeniami:

•uplastycznieniem

•niestatecznością sprężystą

•pęknięciami zmęczeniowymi

3.rodzaje połączeń (III-4)

2. Jakie czynniki wpływają na wytrzymałość zmęczeniową ustroju nośnego. Opisz ich wpływ na wytrzymałość zmęczeniową

-gatunku stali, (rośnie wraz z granicą plastyczności, stale wysokowytrzymałe nie mają znacząco większej wytrzymałości zmęczeniowej od stali normalnych)

-rodzaju karbu, (im głębszy i ostrzejszy karb tym mniejsza wytrzymałość)

-współczynnika asymetrii naprężeń (R), (im mniejszy współczynnik tym mniejsza wytrzymałość)

-grupy natężenia pracy ustroju nośnego dźwignicy (im wyższa grupa natężenia pracy tym mniejsza wytrzymałość zmęczeniowa)

3. Przedstaw klasyfikacje ustrojów nośnych maszyn. Podać kryterium klasyfikacji.

Prętowe:

•Cięgna, zawiesia, słupy

•Kratownice

•Belki

•Ramy

•Ruszty

Cienkościenne, blachownicowe:

•Tarcze

•Płyty

•Powłoki (walcowe, sferyczne, stożkowe, …)

•Skrzynkowe (most suwnicy, wysięgnik żurawia, pylony…)

•Dźwigary pierścieniowe (podwozie koparki, zwałowarki, …)

O strukturze bryłowej:

•Korpusy

•Wały i osie

Kryterium klasyfikacji: rodzaj elementów nośnych

4. Jakie warunki należy spełnić dla modelowania powłokowego aby w obliczeniach MES można było wykorzystać symetrię cykliczną kołową. Czyli np. kiedy obliczenia sprowadzają się do 1/6 modelu.

VIII

1. korpus, elementy cienkościenne, słup, i coś tam jeszcze

2. kiedy można stosować symetrię w modelach obliczeniowych (kiedy można użyć np 1/4 modelu) (I-2)

3. węzły dla obciążeń dynamicznych (I-3)

4. reguła sumowania uszkodzeń Palmgrena-Minera

Reguła odnosi trwałość (żywotność) w warunkach obciążenia zmiennego przypadkowo do normalnej krzywej σ – n o stałej amplitudzie.

Jeśli próbka poddana jest n₁ cyklom naprężenia σ₁, przy którym oczekiwana trwałość (żywotność) do momentu zniszczenia wynosi N₁ cykli, to stosunek n₁/N₁ jest miarą trwałości (żywotności) zmęczeniowej wyczerpanej przy tym naprężeniu.

Reguła P-M sugeruje, że zniszczenie nastąpi wówczas, gdy suma stosunków liczby cykli dla różnych wartości przyłożonych naprężeń będzie równa jedności.

Ad1.Ustroje nośne prętowe:

Cięgna - człon mechanizmu przenoszącego siły wzdłużne rozciągające. Przykładami cięgna są: pas w przekładni pasowej, lina, łańcuch, odciągi, druty, splotów.

Słupy - element konstrukcyjny (może być wolno stojący), pionowa (choć nie zawsze) podpora. (głównie naprężenia ściskające)

Kratownice - rodzaj konstrukcji prętowej, której schemat statyczny tworzą elementy:

• będące prętami prostymi (przenoszą siły w 3 osiach nie przenoszą momentów)

• połączone przegubowo w węzłach

• z siłami przyłożonymi wyłącznie w węzłach.

Belka – element konstrukcyjny przeznaczony do przenoszenia sił i momentów. Pracuje na zginanie i ścinanie (w belkach, zwłaszcza w elementach ukośnych występują także naprężenia rozciągające lub ściskające)

Rama - belkowy układ statyczny, płaski lub przestrzenny obciążony siłami skupionymi, obciążeniem rozłożonym (równomiernie lub nierównomiernie)lub momentami.

Ruszt- - płaski, ażurowy element konstrukcyjny z krzyżujących się belek, wzmocnienia dachów

Ustroje nośne cienkościenne blachownicowe:

Tarcza – element konstrukcyjny przenoszący jedynie siły i momenty działające w jego płaszczyźnie.

Płyta – element przenoszący momenty zginające (obciążenia działające prostopadle do jego płaszczyzny, oprócz tego tak jak tarcza).

Powłoki (walcowe, sferyczne, stożkowe, …) – przenosi momenty i obciążenia działające we wszystkich kierunkach.

•Skrzynkowe (most suwnicy, wysięgnik żurawia, pylony…) – zamknięty kształt składający się z elementów tarczowych płytowych lub powłokowych, często wzmocniony żebrami od środka, mający na celu przenoszenie wszystkich składowych obiążeń.

Ad2. Zasady projektowania węzłów:

Pierwsza zasada wymaga aby łączone w węźle pręty (belki), a dokładnie ich osie ciężkości przekrojów poprzecznych, przecinały się w jednym punkcie (rys. a). Niewspółśrodkowe połączenie belek (rysunek b i c) wywołuje w węźle dodatkowe momenty zginające.

Druga zasada przy projektowaniu węzłów konstrukcji nośnych wymaga się aby belki ramy i blachy węzłowe leżały w jednej płaszczyźnie, symetrycznie do płaszczyzny ramy. Przy braku symetrii w połączeniu belki z blachą węzłową występują dodatkowe naprężenia od zginania, wywołane powstałym mimośrodem e (rys.b).

PYTANIA OGÓŁEM

1. Co to jest rama, kratownica, płyta i ruszt oraz przykłady zastosowania
2. Kiedy można stosować symetrie w elementach powłokowych + przykład (rysunek)
3. Charakterystyka i różnice w węzłach obciążonych statycznie i dynamicznie
4. Sposoby zwiększenia wytrzymałości zmęczeniowej spoin (chodzi o sposoby niezwiązane z naprężeniami spawalniczymi czy jakoś tak)
1. Tarcza, cięgno, belka i dźwigar skrzyniowy - przykłady, zastosowanie.
2. Rodzaje modeli obliczeniowych.
3. Jak spawać elementy na zmęczenie.
4. metod stosowanych w projektowaniu i obliczaniu ustrojów nośnych maszyn

1) 3 stany graniczne i czym się objawiają
2) uzasadnić stosowanie żeber i przepon
3) opisać modelowanie od obiektu rzeczywistego do modelu komputerowego. jakie przyjmuje sie założenia
4) podział więzów ze wzg na sztywność + przykłady zastosowania

1. Podział ustrojów nośnych - przykłady i podać kryterium.
2. Kiedy w obliczeniach możemy zastosować symetrię kulistą osiową (czy coś takiego). Np. kiedy możemy uprościć obliczenia do 1/6 badanego elementu?
3. Na czym polega metoda naprężeń granicznych?
4. Od czego zależą naprężenia zmęczeniowe + podać jak dane kryterium wpływa na zmęczenie.
1. Zasady łaczenia dźwigarów
2. Element bryłowy osiowo-symetryczny
3. STany graniczne
4. Jak projektowac złacza spawane przy obciazeniach dynamicznych or sth like that
. Zasady łączenia pasów i środników dla obciązen zmiennych
2. Model osiowo-symetryczny, co to i narysowac
3. Na czym polega metoda stanow granicznych
4. Jak zwiekszyc wytrzymalosc zmeczeniowa w oparciu o naprezenia wlasne

1. Na czym polega metoda naprężeń dopuszczalnych w obliczeniach ustrojów nośnych
2. Jakie czynniki wpływają na wytrzymałość zmęczeniową ustroju nośnego. Opisz ich wpływ na wytrzymałość zmęczeniową
3. Przedstaw klasyfikacje ustrojów nośnych maszyn. Podać kryterium klasyfikacji.
4. Jakie warunki należy spełnić dla modelowania powłokowego aby w obliczeniach MES można było wykorzystać symetrię cykliczną kołową. Czyli np. kiedy obliczenia sprowadzają się do 1/6 modelu.
1. korpus, elementy cienkościenne, słup, i coś tam jeszcze
2. kiedy można stosować symetrię w modelach obliczeniowych (kiedy można użyć np 1/4 modelu)
3. węzły dla obciążeń dynamicznych
4. reguła sumowania uszkodzeń Palmgrena-Minera